[发明专利]使用聚焦交叉超声波进行组织处理的治疗探头

说明书

技术领域

本发明涉及包括由多个超声换能器元件形成的超声探头并适于发射高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound，HIFU)的设备或装置的技术领域。

本发明的主题尤其有利地可应用于使用聚焦超声波的治疗处理领域。

背景技术

众所周知，聚焦超声波疗法可能造成由热效应和声空化活动(acoustic cavitation activity)的组合引起的组织中的生物损伤(biological lesion)。这些组织损伤的形状直接源自所使用的超声探头的发射表面的形状。

例如，传统球面HIFU超声换能器的自然几何聚焦是周期性的，但由于几何像差(geometric aberration)的原因，聚焦区域具有椭圆的形状。同样，圆环形(toroid-shaped)HIFU换能器导致得到环(ring)形或冠(crown)形的聚焦区域。

无论超声换能器的形状如何，都应考虑到超声换能器的聚焦越准，聚焦区域的空间分辨率和生物损伤情况就将越好。这使得能够保护与处于聚焦区域中的组织相邻的组织，从而使得损伤体积（lesion volume）减小，且因此使得处理时间更长。

为了减少处理时间，应增大由施加每个超声脉冲所引起的生物损伤的体积。为此，可考虑不同的解决方案。例如，可设置以通过减小超声换能器的开口来增大聚焦体积。然而，在这种情况下，也减小了超声波路径上的声压梯度，并且换能器与聚焦区域之间的中间组织区域也随之被暴露于更大的加热中。

另一解决方案包括通过减小工作频率来增大聚焦体积。然而，超声波频率的减小还导致被吸收能量的减小，因此导致了组织中的热沉积(heat deposition)。

还可考虑增大超声换能器所发射的声功率。然而，处于聚焦区域与换能器之间的组织区域也随之暴露于更强的声功率，这会导致目标区域之外的损伤。

专利US5873845提出另一种解决方案，包括在超声换能器前面放置耐高温透镜以使聚焦区域变宽。虽然该方案简单且廉价，但其提供的性能有限，而且所述透镜还吸收了所发射的部分声能。

专利EP0214782描述了另一种解决方案，涉及一种配备有透镜的超声换能器，所述透镜使得能够从具有球面几何形状的换能器得到环状的聚焦。这一特殊构造使得能够将聚焦区域变宽到环形的尺寸，但其也导致由于换能器焦平面(focal plane)之外超声束的交叉而引起处于换能器中心轴上出现重叠区域。该文献提供一种用于减小压区（pressure field）和所述重叠区域的系统以便消除二次损伤的风险。

文献XP55009820描述了一种包括这样的发射回转表面的治疗探头，该发射回转表面由凹形曲线段（其曲率中心位置远离对称轴）绕着对称轴旋转而成。这一发射表面在侧投影面(profile plane)上具有相对于所述对称轴呈对称的两个凹形曲线段，其中每个凹形曲线段的声轴都通过该凹形曲线段的曲率中心和中部(middle)。

这样的换能器一方面使得能够得到由焦平面所界定的用于聚焦超声波的环形，另一方面能够得到超声束交叉的区域。从该文献清楚可见地，与二次压峰值对应的超声束的交叉区域位于焦平面的后方。

文献US2009/230823描述了一种包括换能器的治疗探头，该换能器具有球形发射表面，其包括一连串能够被独立寻求（sought out independently）的超声发射器。这些换能器组被取向为以共同焦点为目标。就这些换能器共焦而言，这些声换能器的轴都聚焦于单个点上。

发明内容

本发明的目的在于通过提出一种适于得到相对较高体积的生物损伤同时保护并不需要使用超声波处理的邻近生物区域的新型治疗探头来解决各种现有技术解决方案的缺陷。

为了达到这一目的，所述用于使用聚焦超声波进行组织处理的治疗探头包括由多个超声源形成的换能器，所述多个超声源分布在发射表面上以将超声波聚焦于焦平面上所确立的第一聚焦区域中，所述发射表面在侧投影面内具有两个凹形曲线段，所述两个凹形曲线段具有有限长度且相对于对称面或相对于对称轴呈对称，每个凹形曲线段具有的声轴都通过该凹形曲线段的曲率中心和中部，所述发射表面是通过使其中一个所述凹形曲线段绕所述对称轴旋转来创建的或者是通过使所述两个曲线段都沿着与包含该曲线段的所述侧投影面垂直的方向平移来创建的。

根据本发明：